人字果属植物药用亲缘学探讨△

何春年，李珮，郝大程，肖培根*

1.中国医学科学院 北京协和医学院 药用植物研究所，北京 100193；2.大连交通大学 环境化工学院 生物技术研究所，辽宁 大连 116028

人字果属（DichocarpumW.T.Wang &P.K.Hsiao）植物为毛茛科（Ranunculaceae）多年生草本植物[1]。该属植物分布具有地理局限性，为东亚大陆所特有，共有约18 个种2 个变种（The Plant List Database，http://www.theplantlist.org/），主要分布在中国、日本、印度锡金、尼泊尔、缅甸北部。该属植物在中国约有11 种，分布在重庆、云南、贵州、四川、湖北和台湾等地[2]。人字果属植物一般生长在海拔300～1800 m 的山谷阴暗潮湿处，具有鸟趾状复叶或一回三出复叶，该属植物的特点是有心皮2 枚，基部合生，蓇葖果狭长圆形至线形，通常呈倒人字型展开[3]。多种人字果属植物具有传统药用记载。据《中华本草》描述，基叶人字果D.basilareW.T.Wang&P.K.Hsiao在四川省筠连县又名“地五加”，全草入药，可用于治疗风湿水肿[4]。蕨叶人字果D.dalzielii(J.R.Drummond &Hutchinson) W.T.Wang &P.K.Hsiao 在贵州省又名“岩节连”，其根状茎入药，功效为清热解毒、消肿止痛，外用可治疗红肿疮毒和劳伤腰痛[5]，2015 年，贵州食品药品监督管理局将蕨叶人字果列为《贵州省中药材、民族药材质量标准》中的新增补药材品种[6]。

本课题组自20世纪80年代以来，对毛茛科植物进行了一系列的药用亲缘学研究[7]，如毛茛属、乌头属、唐松草属、耧斗菜属和升麻属等[8]。本研究以毛茛科人字果属类群为研究对象，对其药用亲缘关系（传统应用-植物化学成分-药理活性）进行总结归纳，以期对该属植物的保护和药用资源开发提供参考。

1 人字果属植物系统学

1742 年，瑞典生物学家Linné 建立了扁果草属（IsopyrumL.）[1]。1964 年，肖培根和王文采依据外部形态特征（蜜叶、叶片、心皮和种子）从扁果草属中划分出1个包含16个新种或新组合的植物新属：人字果属[1]。人字果属植物花的构造和星果草属（AsteropyrumJ.R.Drumm.&Hutch.）及黄连属（CoptisSalisb.）相似，特别是蜜叶和瓣片；黄连属植物鸟趾状分裂的叶片也和人字果属较为相似；人字果属植物的花与这2 个属的区别只在于心皮。此外，薄层色谱结果显示，人字果属植物中含有苄基异喹啉类生物碱，与黄连中的化学成分较为相似。从系统发育关系和化学成分上来看，人字果属和黄连属的亲缘关系非常接近，前者可能是由后者演化而来[3]。随后，Fu[9]对人字果属植物的形态、花粉和染色体等特征进行了研究，发现了人字果属植物染色体基数可能为6，该属中存在着2种花粉类型，即三沟和散沟。Fu 等[9]认为，与黄连属相比，人字果属与毛茛科中另一存在散沟花粉的星果草属亲缘关系较近，提议将人字果属放入星果草族（Asteropyreae）或单独成立人字果族（Dichocarpyreae）。而日本学者Tamura[10]则认为，人字果属可能起源于毛茛科的拟扁果草属（EnemionRaf.），两者有较近的亲缘关系。

植物分子生物学的飞速发展为人字果属的系统发育研究提供了更直接的理论依据。1995 年，Kosuge 等[11]从毛茛科17 属23 种植物和小檗科1 种植物中扩增了adh核编码基因片段，系统发育分析结果显示，人字果属与黄连属亲缘关系较远，与唐松草属、扁果草属和拟扁果草属亲缘关系较近。2005 年，Wang 等[12]基于分子水平（叶绿体基因rbcL和部分核基因26S rDNA序列）对星果草属的系统位置进行了研究，结果表明，星果草属和人字果属分属于毛茛亚科（Ranunculoideae）和唐松草亚科（Thalictroideae）。2007 年，Wang 等[13]利用叶绿体基因（matK、rbcL和trn L-F）和核基因内转录间隔区（ITS）重建了唐松草亚科的系统发育树，进一步支持了人字果属属于唐松草亚科的观点，并认为扁果草属和拟扁果草属是人字果属的姊妹属。2016 年，Cossard 等[14]利用来自3 个基因组的8 个分子标记对毛茛科植物进行研究，构建的系统发育树显示，人字果属和扁果草属是姊妹属。2017年，Xiang等[15]利用叶绿体基因（matK、trnL-F和trnH-psbA）和核基因ITS 的组合片段，对人字果属植物17 个种的分子地理学进行了研究。日本学者Tamura[16]对人字果属植物的系统发育分析显示，该属是包含2 个分支的单系类群，2 个分支均具有较高的支持率，分支Ⅰ为日本人字果组，分支Ⅱ包括人字果组和纵肋人字果组。该研究还选择了唐松草亚科9个属的9个种作为外类群，结果表明，人字果属是扁果草属和拟扁果草属的姊妹属。

人字果属下分类系统也经历了几次变化。该属首次建立时，肖培根和王文采依据花托在果期的膨大程度和形状将属下划分为2 个组（人字果组Sect.Dichocarpum和日本人字果组Sect.Hutchinsonia）和2 个系，包括16 个种。人字果组植物的花托在果期不膨大或微增大，组下划分为人字果系和纵肋人字果系，其中包括了中国的9 个种；日本人字果组植物的花托在果期膨大，底部凹陷[3]。1988 年，Fu[9]将人字果属的15 个种3 个变种划分在2 个组：人字果组和日本人字果组，将人字果组由原来的2 个系分为3 个系：人字果系Ser.Dichocarpum、蕨叶人字果系Ser.Dalzieliana和纵肋人字果系Ser.Fargesiana；将日本人字果组也分为了3 个系：日本人字果系Ser.Hutchinsonia、糙籽人字果系Ser.Trachysperma和匐茎人字果系Ser.Stolonifera。其中，中国的8 个种2 个变种归在人字果组。1968—1995 年，Tamura[16]对人字果属的分类进行了一系列研究，将人字果属分为3 个组（人字果组Sect.Dichocarpum、纵肋人字果组Sect.Fargesia和日本人字果组Sect.Hutchinsonia）、4个亚组和2个系，包括19个种，其中10 个种分布在中国地区，属于人字果组和纵肋人字果组。本课题组基于DNA 条形码ITS2 构建人字果属植物的系统发育树，结果表明，人字果属与拟扁果草属和扁果草属亲缘关系较近，人字果属下的人字果组和纵肋人字果组亲缘关系较远[17]。

近年来，人字果属有3 个新种被正式发表。2015 年，王文采等[18]发表了产于中国云南省的新种裂瓣人字果D.lobatipetalumW.T.Wang &Bing Liu。但Xie等[19]对麻栗坡人字果、裂瓣人字果和粉背叶人字果的模式标本进行了比较，认为这3 个种属于同一个种，都来自滇东南（相邻的麻栗坡县和西畴县），具有共同的特征，即有相对较大且背面有白霜的小叶。2016 年，Jiang 等[20]发表了产于贵州省的务川人字果D.wuchuanenseS.Z.He。2020年，Nguyen等[21]发表了位于越南北部的河江（Ha Giang）省的1个新种：河江人字果D.hagiangenseV.T.Pham,sp.Nov。这些新发表的种在人字果属内的系统发育位置还未有定论。

2 化学成分

目前从人字果属植物中仅分离得到16 个化合物。吴敏[22]从开阳人字果D.kaiyangenseS.Z.He &Y.C.Li,sp.nov.中分离到了二十九烷十醇[（10S）-nonacosan-10-ol]、开阳人字果素A（kaiyangense A）、胡萝卜苷（daucosterol）、caleoside D 和安徽银莲花苷（anhuienoside B）。本课题组从耳状人字果D.auriculatum(Franchet)W.T.Wang&P.K.Hsiao 中分离到了11个化合物，包括4个苄基异喹啉生物碱：小檗碱（berberine）、木兰花碱（magnoflorine）、千金藤坡宁（steponine）和药根碱（jatrorrhizine）；2 个氰苷：蝙蝠葛苷元（coclauril）和蝙蝠葛氰苷（menisdaurin）；2 个内酯：蝙蝠葛内酯（menisdau rilide）和耧斗菜内酯（aquilegiolide）；2 个倍半萜苷：（6R，9S）-3-酮基-α-紫罗兰醇-β-D-吡喃葡萄糖苷[（6R，9S）-3-oxo-α-ionol-β-D-glucopyranoside]和布卢竹柏醇C-葡萄糖苷（blumenol C-glucoside）及十六烷酸（palmitic acid）[23]。

本课题组采用超高效液相色谱串联四极杆飞行时间质谱法（UPLC-Q-TOF-MS）对采集到的10 种人字果组（Sect.Dichocarpum）植物及4种外类群植物的代谢产物进行了分析比较，结果显示，人字果属植物与拟扁果草（拟扁果草属）、耧斗菜（耧斗菜属）、尖叶唐松草（唐松草属）和黄连（黄连属）这4 种外类群植物的代谢物轮廓差异显著。对这10 种人字果属植物的化学成分进行了在线鉴定，共鉴定出128 个代谢物，包括生物碱、黄酮、酚酸、三萜皂苷、内酯、氰苷类化合物等，并根据代谢产物二级质谱（MS/MS）谱图之间的相似性，构建了人字果属植物化学成分的分子网络，从中揭示了3 个化合物家族：异喹啉生物碱、以山柰酚为骨架的黄酮醇苷及三萜皂苷。进一步基于化学成分信息进行了主成分和聚类分析，结果显示，所有样品能够明显地分为3 个组；木兰花碱为该属植物普遍含有的特征性成分；黄酮类化合物，特别是黄酮和黄酮醇苷，普遍分布在人字果组的每个种中；耳状人字果中含有较多异喹啉生物碱（阿朴菲型和原小檗碱型）；裂瓣人字果中鉴定出了较多的双苄基异喹啉生物碱；三萜皂苷类化合物主要分布于开阳人字果和纵肋人字果中[17]。

3 传统药用和现代药理作用

通过查阅本草图书资料、国内植物标本馆数据库及已发表的相关文献，对人字果属植物的传统药物学进行了总结。人字果属植物药用种的分布地区、异名（俗名）、药用部位、民间传统疗效见表1。

表1 人字果属药用植物分布与传统功效

本课题组采用Ellman 法对9 种人字果属植物样品的水提物和甲醇提取物进行了乙酰胆碱酯酶（AchE）抑制活性筛选[25]，结果表明，不同种的提取物对AchE普遍具有抑制作用，其中耳状人字果的抑制作用最强，具有抑制活性的次生代谢物主要集中于根部。进一步对分离得到的小檗碱、木兰花碱、药根碱、千金藤坡宁、蝙蝠葛氰苷和其他7个在近缘属中分布的异喹啉生物碱进行了AchE 抑制活性筛选，结果显示，小檗碱、药根碱、千金藤坡宁、非洲防己碱、黄柏碱、蝙蝠葛碱、巴马汀都具有较好的AchE抑制活性，非洲防己碱［半数抑制浓度（IC50）=0.24 μmol·L-1］和巴马汀（IC50=0.34 μmol·L-1）的效果优于阳性药他克林（IC50=0.45 μmol·L-1）。结合超高效液相色谱-质谱法（UPLC-MS）对这些化合物在人字果属植物中的分布及含量进行了测定[25]，发现了活性化合物在耳状人字果中均有分布，在根中的含量要高于茎叶。另外，还对10 种人字果属植物的提取物进行了大麻素受体1（CB1）和CB2 的活性筛选，结果表明，人字果属样品对大麻素受体具有一定的激动作用，对CB2 的激动活性明显高于CB1，但大部分样品的激动活性较弱。在所有的种中，三小叶人字果对CB2 的激动活性最强，这可能与其益智补神的传统功效相关。

4 人字果属药用植物亲缘学初探

从亲缘关系上来看，人字果属隶属于唐松草亚科。在形态上，人字果属与扁果草属较为相似，分子系统发育则证实，人字果属与扁果草属和拟扁果草属具有较近的亲缘关系。在化学成分上，人字果属和扁果草属都含有苄基异喹啉生物碱和黄酮（醇）苷，具有一定的相似性[26]。不同的是，扁果草属中富含双苄基异喹啉生物碱，而人字果属中以阿朴菲型和原小檗碱型生物碱为主，人字果属中还含有氰类化合物和丰富的三萜皂苷类化合物，这2 类化合物目前还未从扁果草属中分离得到。在人字果组中，三萜皂苷是纵肋人字果系和人字果系的差异化合物，且主要分布在纵肋人字果系的纵肋人字果中。在形态学特征的比较中，Fu[9]认为，纵肋人字果具有2年生的习性和特化的种子（纺锤形，且具纵肋突起），是演化水平较高的种，进化程度较高的三萜皂苷的出现为分析纵肋人字果的演化水平和属内分类地位提供了化学依据。

从传统功效上来看，人字果属植物具有清热解毒、消肿、健脾益胃、明目、驱风等作用，清热解毒的功效可能与其普遍含有苄基异喹啉生物碱有关。耳状人字果的全草和根茎可被用于治疗母猪疯（癫痫），三小叶人字果的全草具有益智补神的功效，这2 种植物可能具有神经系统保护方面的药理活性。本课题组发现人字果属中的原小檗碱型苄基异喹啉化合物具有作为AchE抑制剂的潜力，在一定程度上证实了耳状人字果具有神经保护作用的传统功效，这说明了药用植物的传统应用在寻找先导化合物和药用资源开发方面的价值。该属植物清热解毒、消肿的功效可能与抗菌、抗病毒的药理活性有关。在纵肋人字果中发现了丰富的三萜皂苷类化合物，有望通过对此类化学成分的深入挖掘（活性筛选和化合物定向分离），从中开发活性先导化合物。

人字果属内的裂瓣人字果、麻栗坡人字果和粉背叶人字果等种尚存在争议，可通过分子生物学技术或化学分类学方法深入研究它们之间的属内系统发育关系。目前，仅从人字果属植物中分离获得16个化合物，虽然采用液质联用技术方法鉴定了120多个化合物，包括苄基异喹啉生物碱、黄酮、三萜皂苷、内酯等，但台湾人字果、铁线蕨叶人字果和粉背叶人字果等植物尚没有化学成分研究，该属植物的化学成分仍需要进一步深入研究。人字果属中有7 个种具有传统药用记载，但大部分未得到现代药理活性研究证实。另外，人字果属植物的许多种在我国仅分布于秦岭以南的西南地区，生长环境特殊，样品采集困难，资源相对匮乏，应当对该属植物的资源保护给予更多关注。

5 结语与展望

我国药用植物资源丰富，近几十年来科研人员在资源调查、整理和科学研究中取得了长足的进展，为中医药传承和创新发展提供了有力地支撑，并进一步认识到传统药用资源仍有深入挖掘的空间。人字果属植物为东亚地区特有，主要分布于我国的毛茛科草本植物，具有多种传统药用记载。然而其药用价值长期没有引起重视和深入研究。目前，对该属的研究主要集中于分类学和系统位置关系方面，但对化学成分和药理活性的初步研究已显示出该属植物化学成分的丰富多样性和活性潜力。

药用植物亲缘学是研究植物亲缘关系、化学成分和功效活性（包括药理活性）等间相关性的交叉学科，在多种药用植物类群的整理和深入研究中发挥了重要作用。本文在对人字果属植物相关研究整理总结的基础上，对该属的药用亲缘关系进行了初步探讨，有助于更好地对该属植物的全面认识和药用价值挖掘，为该属植物的深入研究和开发利用提供了参考。